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JP7729052B2 - Power smoothing device, power smoothing method, and power smoothing program - Google Patents
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JP7729052B2 - Power smoothing device, power smoothing method, and power smoothing program - Google Patents

Power smoothing device, power smoothing method, and power smoothing program

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JP7729052B2 JP2021035822A JP2021035822A JP7729052B2 JP 7729052 B2 JP7729052 B2 JP 7729052B2 JP 2021035822 A JP2021035822 A JP 2021035822A JP 2021035822 A JP2021035822 A JP 2021035822A JP 7729052 B2 JP7729052 B2 JP 7729052B2
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Description

本開示は、電力平滑化装置、電力平滑化方法および電力平滑化プログラムに関する。 This disclosure relates to a power smoothing device, a power smoothing method, and a power smoothing program.

近年、地球温暖化問題の克服と脱炭素社会の実現に向けて、再生可能エネルギーを用いた発電装置の導入が進んでいる。しかしながら、再生可能エネルギーは発電電力の変動が大きい場合が多い。そのため、蓄電池などの電力貯蔵装置における充放電を用いて、再生可能エネルギーの発電装置における出力変動を平滑化する手法が検討されている。ここで、再生可能エネルギーの発電装置および電力貯蔵装置からの合成出力の目標値を算出する段階で、発電装置における発電量に対して位相遅れ(ずれ)が生じる。これに対して、特許文献1,2では、この時間遅れを小さくするための手法が検討されている。 In recent years, the introduction of power generation equipment using renewable energy has progressed in an effort to overcome the problem of global warming and realize a carbon-free society. However, renewable energy often generates large fluctuations in power. For this reason, methods have been considered for smoothing output fluctuations in renewable energy power generation equipment by using the charging and discharging of power storage devices such as batteries. However, when calculating the target value for the combined output from the renewable energy power generation equipment and the power storage device, a phase lag (deviation) occurs with respect to the amount of power generated by the power generation equipment. In response to this, Patent Documents 1 and 2 consider methods for reducing this time lag.

具体的には、特許文献1では、快晴時における太陽光発電電力を標準発電電力として用意しておき、太陽光発電電力を標準発電電力で除算することにより日影変動成分を抽出し、さらに日影変動成分に対して平滑化処理を行い、平滑化された日影変動成分を標準発電電力と乗算することによって、合成出力目標値を計算する方法が検討されている。また、特許文献2では、発電装置の出力から蓄電池の充放電電力の計算方法として、2次遅れ系の伝達関数フィルタK(s)を適用する方法が検討されている。 Specifically, Patent Document 1 considers a method in which the solar power generated on a clear day is prepared as the standard power generation, the solar power generated by dividing the solar power generated by the standard power generation to extract the shadow fluctuation component, smoothing the shadow fluctuation component, and multiplying the smoothed shadow fluctuation component by the standard power generation to calculate the composite output target value. Furthermore, Patent Document 2 considers a method in which a second-order lag transfer function filter K(s) is applied as a method for calculating the charge/discharge power of a storage battery from the output of a power generation device.

特開2016-140121号公報JP 2016-140121 A 特開2020-198702号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2020-198702

しかしながら、特許文献1に記載の方法は、日影変動成分の平滑化の際にやはり位相遅れが生じ得るため、電力貯蔵装置を用いた充放電の調整が相応に必要となると考えられる。さらに、特許文献1では、標準発電電力をあらかじめ計算しておく必要があるが、太陽光発電の快晴時の電力を正確に求めることは容易ではない。具体的には、太陽光発電の快晴時の電力を算出する際には、緯度経度日時によって定まる太陽光の入射角度の他にも、太陽光パネルの温度、パネルの劣化や汚れ、周囲の地形(山や谷)や建物(高層ビル、煙突など)など様々な影響を受ける可能性がある。一方、特許文献2に記載の方法では、再生可能エネルギーの伝達関数フィルタを設定するためのパラメータとして、3つの調整パラメータK,b,bを設定する必要があるが、調整作業が容易ではない。特に、b,bによっては、伝達関数フィルタK(s)の極が虚数部を持つことになり、再生可能エネルギーの発電電力が一定の場合ですら、合成出力目標値(あるいは蓄電池指令)が振動し得る。このように、特許文献1,2に記載された方法は、電力貯蔵装置の小容量化と、再生可能エネルギーの出力電力の平滑化とを両立することに関してさらなる改良の余地があった。 However, the method described in Patent Document 1 may still cause a phase lag when smoothing the shadow fluctuation component, which may require a corresponding adjustment of charging and discharging using a power storage device. Furthermore, Patent Document 1 requires that the standard power generation be calculated in advance, making it difficult to accurately determine the power generated by solar power generation on a clear day. Specifically, when calculating the power generated by solar power generation on a clear day, various factors may affect the power generation, such as the solar panel temperature, panel deterioration or dirt, surrounding terrain (mountains and valleys), and buildings (skyscrapers, chimneys, etc.), in addition to the incident angle of sunlight, which is determined by latitude, longitude, and date and time. On the other hand, the method described in Patent Document 2 requires setting three adjustment parameters Kp , b1 , and b0 as parameters for setting the renewable energy transfer function filter, but the adjustment process is not easy. In particular, depending on b1 and b0 , the poles of the transfer function filter K(s) may have imaginary parts, which may cause the composite output target value (or battery command) to oscillate even when the renewable energy generation power is constant. As described above, the methods described in Patent Documents 1 and 2 have room for further improvement in terms of achieving both a reduction in the capacity of the power storage device and smoothing of the output power of renewable energy.

本開示は、小容量の電力貯蔵装置を使用しながら、より簡単に再生可能エネルギーの出力電力を平滑化することが可能な技術を提供することを目的とする。 The purpose of this disclosure is to provide technology that makes it easier to smooth the output power of renewable energy while using a small-capacity power storage device.

上記目的を達成するため、本開示の一形態に係る電力平滑化装置は、再生可能エネルギーによる発電を行う発電装置と、電力貯蔵装置と、を含む電力供給システムから出力する電力を平滑化する電力平滑化装置であって、前記発電装置における発電電力に係る情報を取得する取得部と、前記発電電力に対して、位相遅れが抑制された平滑化を行うことによって、前記電力供給システムから出力する電力に係る合成出力目標値を算出し、当該合成出力目標値に基づいて前記電力貯蔵装置からの充放電電力を算出する算出部と、前記充放電電力の算出結果に基づき、前記電力貯蔵装置に対して前記充放電電力を指定した動作指令を出力する出力部と、を有する。 To achieve the above object, a power smoothing device according to one embodiment of the present disclosure is a power smoothing device that smooths the power output from a power supply system that includes a power generation device that generates power using renewable energy and a power storage device, and includes: an acquisition unit that acquires information related to the power generated by the power generation device; a calculation unit that calculates a composite output target value related to the power output from the power supply system by smoothing the generated power with reduced phase delay, and calculates the charge/discharge power from the power storage device based on the composite output target value; and an output unit that outputs an operation command specifying the charge/discharge power to the power storage device based on the calculation result of the charge/discharge power.

本開示の一形態に係る電力平滑化方法は、再生可能エネルギーによる発電を行う発電装置と、電力貯蔵装置と、を含む電力供給システムから出力する電力を平滑化する電力平滑化方法であって、前記発電装置における発電電力に係る情報を取得することと、前記発電電力に対して、位相遅れが抑制された平滑化を行うことによって、前記電力供給システムから出力する電力に係る合成出力目標値を算出し、当該合成出力目標値に基づいて前記電力貯蔵装置からの充放電電力を算出することと、前記充放電電力の算出結果に基づき、前記電力貯蔵装置に対して前記充放電電力を指定した動作指令を出力することと、を有する。 A power smoothing method according to one embodiment of the present disclosure is a power smoothing method for smoothing power output from a power supply system including a power generation device that generates power using renewable energy and a power storage device, and includes the steps of: acquiring information related to the power generated by the power generation device; smoothing the generated power with reduced phase delay to calculate a composite output target value related to the power output from the power supply system; calculating charge/discharge power from the power storage device based on the composite output target value; and outputting an operation command specifying the charge/discharge power to the power storage device based on the calculation result of the charge/discharge power.

本開示の一形態に係る電力平滑化プログラムは、再生可能エネルギーによる発電を行う発電装置と、電力貯蔵装置と、を含む電力供給システムから出力する電力の平滑化をコンピュータに実行させる電力平滑化プログラムであって、前記発電装置における発電電力に係る情報を取得することと、前記発電電力に対して、位相遅れが抑制された平滑化を行うことによって、前記電力供給システムから出力する電力に係る合成出力目標値を算出し、当該合成出力目標値に基づいて前記電力貯蔵装置からの充放電電力を算出することと、前記充放電電力の算出結果に基づき、前記電力貯蔵装置に対して前記充放電電力を指定した動作指令を出力することと、を前記コンピュータに実行させる。 A power smoothing program according to one embodiment of the present disclosure is a power smoothing program that causes a computer to smooth the power output from a power supply system that includes a power generation device that generates power using renewable energy and a power storage device. The program causes the computer to acquire information related to the power generated by the power generation device, calculate a composite output target value related to the power output from the power supply system by smoothing the generated power with reduced phase lag, calculate the charge/discharge power from the power storage device based on the composite output target value, and output an operation command specifying the charge/discharge power to the power storage device based on the calculation result of the charge/discharge power.

上記の電力平滑化装置、電力平滑化方法および電力平滑化プログラムによれば、発電装置における発電電力に対して、位相遅れが抑制された平滑化を行うことによって、電力供給システムから出力する電力に係る合成出力目標値が算出される。そして、合成出力目標値に基づいて電力貯蔵装置からの充放電電力が算出される。このような手法を用いることによって、位相遅れが抑制された平滑化が行われた合成出力目標値が得られ、それに基づいた充放電電力が電力貯蔵装置に対して指令される。合成出力目標値について位相遅れが抑制された平滑化が行われていると、合成出力目標値と発電装置における発電電力との差分を小さくすることができ、その結果、より小容量の電力貯蔵装置を使用しながら、再生可能エネルギーの出力電力を平滑化することが可能となる。また、位相遅れが抑制された平滑化は、従来検討されている手法よりも簡単なパラメータ調整によって実現され得るため、小容量の電力貯蔵装置を使用しながら、より簡単に再生可能エネルギーの出力電力を平滑化することができる。 The above-described power smoothing device, power smoothing method, and power smoothing program calculate a composite output target value for the power output from the power supply system by smoothing the power generated by the power generation device with suppressed phase lag. Then, the charging/discharging power from the power storage device is calculated based on the composite output target value. Using this method, a composite output target value that has been smoothed with suppressed phase lag is obtained, and charging/discharging power based on this is commanded to the power storage device. Smoothing the composite output target value with suppressed phase lag reduces the difference between the composite output target value and the power generated by the power generation device, making it possible to smooth the output power of renewable energy while using a smaller-capacity power storage device. Furthermore, smoothing with suppressed phase lag can be achieved with simpler parameter adjustment than previously considered methods, making it easier to smooth the output power of renewable energy while using a smaller-capacity power storage device.

前記位相遅れを抑制した平滑化は、平滑化と位相進み補償とを組み合わせることによって行われる態様としてもよい。位相進み補償を組み合わせて平滑化を行うことで、位相遅れが実質的に抑制されるため、合成出力目標値と発電装置における発電電力との差分を小さくすることが可能となる。 The smoothing that suppresses the phase lag may be performed by combining smoothing with phase lead compensation. By combining smoothing with phase lead compensation, the phase lag is substantially suppressed, making it possible to reduce the difference between the combined output target value and the power generated by the power generation device.

前記算出部は、算出した前記合成出力目標値に対して、前記電力貯蔵装置の容量に基づいた補正をさらに行って、前記電力貯蔵装置からの充放電電力を算出する態様としてもよい。上記のように、算出した合成出力目標値に対して、電力貯蔵装置の容量に基づいた補正をさらに行うことで、電力貯蔵装置の容量を超えた条件で充放電電力を行うように指令が出されること等が防がれる。そのため、電力貯蔵装置の容量を考慮した制御を行うことが可能となる。 The calculation unit may further correct the calculated combined output target value based on the capacity of the power storage device to calculate the charging/discharging power from the power storage device. As described above, by further correcting the calculated combined output target value based on the capacity of the power storage device, it is possible to prevent commands from being issued to charge/discharge power under conditions that exceed the capacity of the power storage device. This makes it possible to perform control that takes the capacity of the power storage device into account.

前記算出部は、前記発電装置の発電能力にも基づいて、前記合成出力目標値を算出する態様としてもよい。上記の構成とすることで、発電装置の発電能力を考慮した制御を行うことが可能となる。 The calculation unit may also calculate the combined output target value based on the power generation capacity of the power generation device. This configuration makes it possible to perform control that takes into account the power generation capacity of the power generation device.

前記算出部は、前記合成出力目標値の変化速度が所定の範囲になるように、前記合成出力目標値を算出する態様としてもよい。合成出力目標値の変化速度の制御が必要な場合に、上記の構成とすることで、発電装置の発電能力を考慮した制御を行うことが可能となる。 The calculation unit may calculate the combined output target value so that the rate of change of the combined output target value falls within a predetermined range. When control of the rate of change of the combined output target value is required, the above configuration makes it possible to perform control that takes into account the power generation capacity of the power generation device.

本開示によれば、小容量の電力貯蔵装置を使用しながら、より簡単に再生可能エネルギーの出力電力を平滑化することが可能な技術が提供される。 This disclosure provides technology that makes it easier to smooth the output power of renewable energy while using a small-capacity power storage device.

図1は、実施形態の電力供給システムの概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a power supply system according to an embodiment. 図2は、従来の平滑化処理について説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a conventional smoothing process. 図3は、制御部のブロック線図について説明する図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating the control unit. 図4は、シミュレーションで用いる太陽光発電電力の変動例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of fluctuations in photovoltaic power generation used in the simulation. 図5は、シミュレーション結果を説明する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating the simulation results. 図6は、シミュレーション結果を説明する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating the simulation results. 図7は、シミュレーション結果を説明する図である。FIG. 7 is a diagram illustrating the simulation results. 図8は、シミュレーション結果を説明する図である。FIG. 8 is a diagram illustrating the simulation results. 図9は、変形例に係る制御部のブロック線図について説明する図である。FIG. 9 is a block diagram illustrating a control unit according to a modified example. 図10は、制御装置のハードウェア構成の一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of a control device.

以下、添付図面を参照して、本開示を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Note that in the description of the drawings, identical elements will be designated by the same reference numerals, and duplicate explanations will be omitted.

[電力供給システム]
まず、図1を参照して、電力供給システム1の概略構成について説明する。図1は、一実施形態に係る電力供給システムの概略図である。電力供給システム1は、マイクログリッド2を備えている。
[Power supply system]
First, a schematic configuration of a power supply system 1 will be described with reference to Fig. 1. Fig. 1 is a schematic diagram of a power supply system according to an embodiment. The power supply system 1 includes a microgrid 2.

マイクログリッド2は、外部電力系統90(外部の電力供給系統)に接続されている。マイクログリッド2は、外部電力系統90との間で送受電が可能とされている。系統電力が正の値である場合、マイクログリッド2が外部電力系統90から受電し、系統電力が負の値である場合、マイクログリッド2が外部電力系統90に送電する。マイクログリッド2は、発電システム21(発電装置)と、蓄電システム23(電力貯蔵装置)と、接続部24と、受電電力測定部26と、送電電力測定部27と、制御装置30(電力平滑化装置)と、を含む。 The microgrid 2 is connected to an external power grid 90 (external power supply grid). The microgrid 2 is capable of transmitting and receiving power to and from the external power grid 90. When the grid power is a positive value, the microgrid 2 receives power from the external power grid 90, and when the grid power is a negative value, the microgrid 2 transmits power to the external power grid 90. The microgrid 2 includes a power generation system 21 (power generation device), a power storage system 23 (power storage device), a connection unit 24, a received power measurement unit 26, a transmitted power measurement unit 27, and a control device 30 (power smoothing device).

発電システム21は、再生可能エネルギーを利用して発電を行うシステムである。本実施形態では、発電システム21は、太陽光(Photovoltaic:PV)発電システムであり、太陽光パネル21a及び不図示のパワーコンディショナ(Power Conditioning System:PCS)を含む。パワーコンディショナは、太陽光パネル21aで発電した電力を変換する電力変換装置である。パワーコンディショナは、太陽光パネル21aからの直流電力を交流電力に変換し、交流電力を接続部24に出力する。なお、発電システム21は、太陽光とは異なる再生可能エネルギーを利用して発電を行うシステムであってもよい。例えば、風力発電システム、地熱発電システム、バイオマス発電システム、ごみ発電システム等の発電システムであってもよい。 The power generation system 21 is a system that generates power using renewable energy. In this embodiment, the power generation system 21 is a photovoltaic (PV) power generation system and includes a solar panel 21a and a power conditioning system (PCS) (not shown). The power conditioner is a power conversion device that converts the power generated by the solar panel 21a. The power conditioner converts DC power from the solar panel 21a into AC power and outputs the AC power to the connection unit 24. Note that the power generation system 21 may also be a system that generates power using renewable energy other than solar power. For example, the power generation system 21 may be a wind power generation system, a geothermal power generation system, a biomass power generation system, a waste-to-energy generation system, or other power generation system.

なお、発電システム21におけるパワーコンディショナ(PCS)の電力変換能力および交流電力の出力能力が、発電システム21における発電能力に関連する。そのため、PCSの容量(PCS容量)は、後述の制御装置30において発電能力に関する指標として使用される。したがって、PCS容量に係る情報は、制御装置30においても保持され得る。 The power conversion capacity and AC power output capacity of the power conditioner (PCS) in the power generation system 21 are related to the power generation capacity of the power generation system 21. Therefore, the capacity of the PCS (PCS capacity) is used as an indicator of power generation capacity in the control device 30, which will be described later. Therefore, information related to the PCS capacity can also be stored in the control device 30.

蓄電システム23は、電力を充放電可能なシステムである。蓄電システム23は、蓄電装置(電力貯蔵装置)と、パワーコンディショナと、を含む。蓄電装置は、リチウムイオン電池、鉛蓄電池、及びレドックスフロー電池といった2次電池であってもよい。また、大容量キャパシタ、フライホイール、圧縮空気エネルギー貯蔵システムなど2次電池以外の電力貯蔵装置であってもよい。パワーコンディショナは、蓄電装置と接続部24との間で電力を変換する電力変換装置である。パワーコンディショナは、蓄電装置からの直流電力を交流電力に変換し、交流電力を接続部24に出力する。パワーコンディショナは、接続部24からの交流電力を直流電力に変換し、直流電力を蓄電装置に出力する。蓄電システム23におけるパワーコンディショナ(PCS)の電力変換能力および直流電力の出力能力が、蓄電システム23からの出力性能に関連する。なお、蓄電システム23には、充放電制御装置、蓄電池残量の監視装置等が含まれていてもよい。 The power storage system 23 is a system capable of charging and discharging power. The power storage system 23 includes a power storage device (power storage device) and a power conditioner. The power storage device may be a secondary battery such as a lithium-ion battery, a lead-acid battery, or a redox flow battery. It may also be a power storage device other than a secondary battery, such as a large-capacity capacitor, a flywheel, or a compressed air energy storage system. The power conditioner is a power conversion device that converts power between the power storage device and the connection unit 24. The power conditioner converts DC power from the power storage device to AC power and outputs the AC power to the connection unit 24. The power conditioner converts AC power from the connection unit 24 to DC power and outputs the DC power to the power storage device. The power conversion capacity and DC power output capacity of the power conditioner (PCS) in the power storage system 23 are related to the output performance from the power storage system 23. The power storage system 23 may also include a charge/discharge control device, a battery remaining capacity monitoring device, etc.

接続部24は、外部電力系統90を含む各部に対して電力を配分する。接続部24は、例えば、分電盤である。接続部24は、自装置での制御内容を制御装置30に対して通知する機能を有する。なお、接続部24は、発電システム21における発電電力、蓄電システム23における充放電電力、受電電力測定部26および送電電力測定部27における測定結果を収集する機能を有する。接続部24は、これらの収集した情報についても接続部24から制御装置30に対して通知する機能を有する。 The connection unit 24 distributes power to each part, including the external power system 90. The connection unit 24 is, for example, a distribution board. The connection unit 24 has the function of notifying the control device 30 of the control content of its own device. The connection unit 24 also has the function of collecting the power generated in the power generation system 21, the charging and discharging power in the power storage system 23, and the measurement results of the received power measurement unit 26 and the transmitted power measurement unit 27. The connection unit 24 also has the function of notifying the control device 30 of this collected information from the connection unit 24.

受電電力測定部26は、外部電力系統90から受電した電力を測定する。送電電力測定部27は、外部電力系統90に送電した電力を測定する。受電電力測定部26および送電電力測定部27は、例えば、パワーメータである。 The received power measurement unit 26 measures the power received from the external power grid 90. The transmitted power measurement unit 27 measures the power transmitted to the external power grid 90. The received power measurement unit 26 and the transmitted power measurement unit 27 are, for example, power meters.

制御装置30は、マイクログリッド2内での電力に関する動作状況を取得する。また、制御装置30は、接続部24を介して、上述のように発電システム21における発電電力、蓄電システム23における充放電電力、受電電力測定部26および送電電力測定部27における測定結果を取得する。また、制御装置30は、蓄電システム23に対して充放電に関する指令(充放電指令)を行うことができる。制御装置30は、機能的には通信部31と、制御部32とを含んで構成される。 The control device 30 acquires the operating status related to power within the microgrid 2. Furthermore, the control device 30 acquires, via the connection unit 24, the power generated by the power generation system 21, the charging and discharging power in the power storage system 23, and the measurement results of the received power measurement unit 26 and the transmitted power measurement unit 27, as described above. The control device 30 can also issue commands related to charging and discharging (charge and discharge commands) to the power storage system 23. Functionally, the control device 30 is configured to include a communication unit 31 and a control unit 32.

通信部31は、例えば、接続部24との通信を行う機能部である。通信部31は、例えば、通信ネットワークを介して接続部24との通信を行ってもよい。通信ネットワークは、有線及び無線のいずれで構成されてもよい。通信部31は、接続部24から、上述の各部の情報を取得する。つまり、通信部31は、再生可能エネルギーによる発電装置における発電電力に係る情報を取得する取得部としての機能を有する。 The communication unit 31 is, for example, a functional unit that communicates with the connection unit 24. The communication unit 31 may communicate with the connection unit 24 via a communication network, for example. The communication network may be wired or wireless. The communication unit 31 acquires information about the above-mentioned units from the connection unit 24. In other words, the communication unit 31 functions as an acquisition unit that acquires information related to the power generated by the renewable energy power generation device.

制御部32は、マイクログリッド2からの再生可能エネルギーの出力電力ための計算を行い、その結果に基づいて、蓄電システム23に対して充放電指令を送信する機能部である。つまり、制御部32は、発電電力に基づいて、電力貯蔵装置における充放電電力を算出する算出部としての機能と、算出部による算出結果に基づき、電力貯蔵装置に対して動作指令を出力する出力部としての機能と、を有する。動作指令には、電力貯蔵装置における充放電電力を指定した情報賀含まれる。なお、制御部32は、算出部と出力部とに分かれて構成されていてもよい。 The control unit 32 is a functional unit that performs calculations for the output power of renewable energy from the microgrid 2 and transmits charge/discharge commands to the power storage system 23 based on the calculation results. In other words, the control unit 32 functions as a calculation unit that calculates the charge/discharge power in the power storage device based on the generated power, and as an output unit that outputs operation commands to the power storage device based on the calculation results by the calculation unit. The operation commands include information specifying the charge/discharge power in the power storage device. Note that the control unit 32 may be configured as a separate calculation unit and output unit.

ここで、図2を参照して、再生可能エネルギーの出力電力の平滑化について説明する。太陽光発電に代表される再生可能エネルギーは時間帯や気象、季節により、発電電力の変動が大きいということが知られていて、変動性再生可能エネルギーと言われる場合もある。発電電力の変動が大きい再生可能エネルギーによる発電システムを大量導入した場合、電圧または周波数といった電力の品質に悪影響を及ぼす可能性がある。これに対して、従来から、蓄電池などの電力貯蔵装置を用いて、出力を平滑化する技術が検討されている。一般的には、まず蓄電池の充放電電力と再エネ発電電力の合計である合成出力の目標値を計算し、この合成出力の目標値と現在の再エネ発電電力の差に対応する出力を蓄電池によって調整する、という処理が行われ得る。 Now, referring to Figure 2, we will explain how to smooth the output power of renewable energy. Renewable energy, such as solar power generation, is known to have large fluctuations in the power it generates depending on the time of day, weather, and season, and is sometimes referred to as variable renewable energy. Introducing a large number of renewable energy power generation systems, which have large fluctuations in power generation, could have a negative impact on the quality of the power, such as voltage or frequency. In response to this, technologies for smoothing output using power storage devices such as batteries have been studied. Generally, the target value for the combined output, which is the sum of the battery's charging and discharging power and the renewable energy power generation, is first calculated, and the output corresponding to the difference between this combined output target value and the current renewable energy power generation is adjusted using the battery.

ところで、この方法を用いて、より強い平滑化処理を行う場合には、例えば、1次遅れフィルタの時定数を大きくする、または、移動平均処理のサンプル数を多くするといった操作が行われ得る。しかしながら、上記の手法を用いると、合成出力目標値の時間遅れ(位相遅れ)が問題となる場合がある。図2は、合成出力目標値の時間遅れが生じている例を示している。図2において、横軸は1日(4時から20時まで)の時間を示し、縦軸は電力を表している。図2では、太陽光発電の発電電力と、それを1時間の時定数をもつ1次遅れフィルタで平滑化した合成出力目標値と、を示している。図2に示されるように、上記の手法で平滑化した場合、合成出力目標値は太陽光発電に比べて滑らかとなるものの、立ち上がりや立下りにおいて1時間程度の時間遅れを持っていることが確認できる。合成出力目標値が再生可能エネルギーの発電電力に対して時間遅れを持っていると、合成出力目標値と再生可能エネルギーの発電電力との差分が大きくなる。その結果、蓄電池の充放電電力が大きくなる。そのため、合成出力目標値に沿った電力調整を行おうとすると、より大容量・大出力の蓄電池が必要となり、設備コストが増大し得る。 When using this method to perform stronger smoothing, for example, operations such as increasing the time constant of the first-order lag filter or increasing the number of samples in the moving average process can be performed. However, using the above method can sometimes result in a time lag (phase lag) in the composite output target value. Figure 2 shows an example of a time lag in the composite output target value. In Figure 2, the horizontal axis represents the time of day (from 4:00 to 20:00), and the vertical axis represents power. Figure 2 also shows the power generated by solar power generation and the composite output target value smoothed using a first-order lag filter with a one-hour time constant. As shown in Figure 2, when smoothed using the above method, the composite output target value is smoother than solar power generation, but it can be seen that there is a time lag of about one hour during the rise and fall. If the composite output target value has a time lag relative to the power generated by renewable energy, the difference between the composite output target value and the power generated by renewable energy becomes larger. As a result, the charging and discharging power of the storage battery increases. Therefore, if power adjustment is to be made in line with the combined output target value, a storage battery with a larger capacity and output would be required, which could increase equipment costs.

これに対して、本実施形態に係る電力供給システム1では、制御装置30の制御部32による平滑化の手法を変更することで、上記の時間遅れを小さくしている。この点についての詳細は後述する。このように、制御装置30は、蓄電システム23の充放電電力を制御する、所謂エネルギーマネジメントシステム(EMS)としての機能を有していてもよい。 In contrast, in the power supply system 1 according to this embodiment, the smoothing method used by the control unit 32 of the control device 30 is changed to reduce the time delay. This will be described in more detail below. In this way, the control device 30 may function as a so-called energy management system (EMS) that controls the charging and discharging power of the power storage system 23.

なお、制御装置30は、接続部24から各部の電力の情報を取得することに代えて、各部を構成する機器と個別に接続することによって、個別に電力情報を取得してもよい。また、制御装置30は、例えば、蓄電システム23の内部に組み込まれる形態をとってもよい。 Instead of obtaining power information for each component from the connection unit 24, the control device 30 may obtain power information individually by connecting to the devices that make up each component individually. Furthermore, the control device 30 may be incorporated within the power storage system 23, for example.

なお、マイクログリッド2は、上述の各部のほかに、電力負荷機器が存在する場合がある。例えば、図1中の制御装置30、図示していない施設内照明装置およびEV充電ステーション等は、マイクログリッド2における電力負荷機器に相当する。しかし、以下の説明では、説明を省略している。これは、電力負荷機器による電力負荷が、マイクログリッド2における発電電力に比べて十分小さくて無視ができるためである。また、電力負荷機器による電力負荷を無視することに代えて、例えば、発電システム21における発電電力の変動に、電力負荷機器による電力負荷を含めた状態で処理してもよい。 In addition to the above-mentioned components, the microgrid 2 may also include power load devices. For example, the control device 30 in Figure 1, facility lighting devices (not shown), and EV charging stations (not shown) correspond to power load devices in the microgrid 2. However, these are not described below. This is because the power load caused by the power load devices is sufficiently small compared to the power generated in the microgrid 2 and can be ignored. Furthermore, instead of ignoring the power load caused by the power load devices, for example, fluctuations in the power generated in the power generation system 21 may be processed in a state where the power load caused by the power load devices is included.

[制御装置による制御内容]
図3を参照しながら、制御装置30の制御部32において行われるエネルギー平滑化について説明する。図3は、図1に示される制御装置30が実施するエネルギー平滑化制御をするためのブロック線図である。図3に示されるように、制御部32は、平滑化フィルタ41と、位相進みフィルタ42と、飽和器43と、変化速度制限器44と、を含んで構成される。
[Control content by the control device]
Energy smoothing performed in the control unit 32 of the control device 30 will be described with reference to Fig. 3. Fig. 3 is a block diagram for energy smoothing control performed by the control device 30 shown in Fig. 1. As shown in Fig. 3, the control unit 32 is configured to include a smoothing filter 41, a phase lead filter 42, a saturator 43, and a change rate limiter 44.

平滑化フィルタ41は、データの平滑化を行うフィルタであり、例えば、下記の数式(1)で表される。 The smoothing filter 41 is a filter that smooths data and is expressed, for example, by the following equation (1):

なお、数式(1)においてTは時定数であり正の値である。また、sは複素数である。 In the formula (1), T1 is a time constant and a positive value, and s is a complex number.

位相進みフィルタ42は、位相進み補償を行うフィルタであり、例えば、下記の数式(2)で表される。 The phase lead filter 42 is a filter that performs phase lead compensation and is expressed, for example, by the following equation (2):

なお、数式(2)においてTは時定数であり正の値である。また、aは調整パラメータであり正の値である。 In the formula (2), T2 is a time constant and a positive value, and a is an adjustment parameter and a positive value.

飽和器43は、発電システム21のPCS容量D1に基づいて上下限を区切る機能を有する。飽和器43は、入力される信号が設定された上下限内ならその値を出力し、下限以下なら下限値を出力し、上限以上なら上限値を出力する。上限値は、例えば、合成出力目標値がPCS容量を超えること(つまり放電によって太陽光発電の定格以上の電力を送電すること)を回避する場合、PCS容量(定格容量)が設定され得る。また、下限値は、合成出力目標値が負の値になること(つまり充電によって受電になること)を回避するために、0に設定され得る。また、位相進みフィルタ42を用いることによって合成出力目標値が発電電力に対してオーバーシュートが生じやすくなる可能性があるが、飽和器43を適用することによってオーバーシュートを抑制することができる。 The saturator 43 has the function of setting upper and lower limits based on the PCS capacity D1 of the power generation system 21. If the input signal is within the set upper and lower limits, the saturator 43 outputs that value; if it is below the lower limit, it outputs the lower limit value; and if it is above the upper limit, it outputs the upper limit value. The upper limit value can be set to the PCS capacity (rated capacity), for example, to prevent the combined output target value from exceeding the PCS capacity (i.e., transmitting more power than the rated solar power generation power due to discharging). The lower limit value can be set to 0 to prevent the combined output target value from becoming a negative value (i.e., receiving power due to charging). Furthermore, using the phase lead filter 42 may make the combined output target value more likely to overshoot the generated power, but applying the saturator 43 can suppress the overshoot.

変化速度制限器44(Rate Limiter)は、合成出力目標値の変化速度をある値以下に設定する機能を有する。マイクログリッド2の出力変動緩和に関する技術要件として、送配電事業者との契約において合成出力の変動率に明確な基準が設けられている場合がある。このような場合、変化速度制限器44を利用して、合成出力目標値が基準を超えないように、変化速度を制限する。出力変動緩和に関する技術要件としては「発電所定格出力の1%以下/分」といった基準が一般に知られている。そのため、変化速度制限器44は、上記の技術要件に基づいて設定され得る。 The rate limiter 44 has the function of setting the rate of change of the combined output target value below a certain value. As a technical requirement for mitigating output fluctuations in the microgrid 2, the contract with the power transmission and distribution company may set clear standards for the rate of fluctuation of the combined output. In such cases, the rate limiter 44 is used to limit the rate of change so that the combined output target value does not exceed the standard. A commonly known technical requirement for mitigating output fluctuations is "less than 1% of the power plant rated output per minute." Therefore, the rate limiter 44 can be set based on the above technical requirements.

このような制御部32において、まず、再生エネルギー発電電力yreを取得すると、再生エネルギー発電電力yreに対して平滑化フィルタ41を適用する。さらに、平滑化フィルタ41を適用した結果に対して、位相進みフィルタ42を適用する。この2つのフィルタを適用することによって、2つのフィルタに基づいて算出される合成出力目標値の計算値が得られる。さらに、位相進みフィルタ42から出力される合成出力目標値の計算値に対してPCS容量D1に基づく飽和器43と、変化速度制限器44とを適用することで、PCS容量D1および出力変動緩和に関する技術要件を考慮した合成出力目標値rsysが得られる。 In this control unit 32, first, when the renewable energy generated power yre is acquired, a smoothing filter 41 is applied to the renewable energy generated power yre . Furthermore, a phase lead filter 42 is applied to the result of applying the smoothing filter 41. By applying these two filters, a calculated value of the combined output target value calculated based on the two filters is obtained. Furthermore, by applying a saturator 43 based on the PCS capacity D1 and a change rate limiter 44 to the calculated value of the combined output target value output from the phase lead filter 42, a combined output target value rsys that takes into account the PCS capacity D1 and technical requirements related to output fluctuation mitigation is obtained.

さらに、合成出力目標値rsysと、再生エネルギー発電電力yreとの差分を求めることで、蓄電システム23への充放電電力指令値rbatが算出される。充放電電力指令値rbatが正である場合には、蓄電システム23は放電が必要であることを示し、負である場合には、蓄電システム23は充電が必要であることを示している。 Furthermore, by calculating the difference between the combined output target value r sys and the renewable energy generated power y re , a charge/discharge power command value r bat to the power storage system 23 is calculated. If the charge/discharge power command value r bat is positive, it indicates that the power storage system 23 needs to discharge, and if it is negative, it indicates that the power storage system 23 needs to charge.

蓄電システム23への充放電電力指令値rbatが送信されることで、蓄電システム23では、充放電電力指令値rbatに応じた充放電電力ybatで動作する。その結果、発電システム21における再生エネルギー発電電力yreと蓄電システム23における充放電電力ybatとの合計が、マイクログリッド2における出力電力となる合成出力ysysとなる。合成出力ysysが正である場合には、マイクログリッド2から外部への送電が行われ、負である場合には、マイクログリッド2は受電が行われることを示している。 By transmitting the charge/discharge power command value r bat to the power storage system 23, the power storage system 23 operates with charge/discharge power y bat according to the charge/discharge power command value r bat . As a result, the sum of the renewable energy generated power y re in the power generation system 21 and the charge/discharge power y bat in the power storage system 23 becomes a composite output y sys , which is the output power of the microgrid 2. When the composite output y sys is positive, it indicates that power is transmitted from the microgrid 2 to the outside, and when it is negative, it indicates that the microgrid 2 receives power.

[平滑フィルタおよび位相進みフィルタについて]
上記の電力供給システム1では、制御装置30の制御部32において、平滑化フィルタ41と位相進みフィルタ42とを組み合わせて合成出力目標値を求めていることで、位相遅れが抑制された平滑化が行われている。この点について具体的に説明する。
[Smoothing filters and phase lead filters]
In the above-described power supply system 1, the control unit 32 of the control device 30 combines the smoothing filter 41 and the phase lead filter 42 to determine the composite output target value, thereby performing smoothing with suppressed phase delay. This point will be described in detail.

上述のように、位相進みフィルタ42は、上述の数式(2)で表される。このとき、Tは時定数であり正の値である。また、aは調整パラメータであり正の値とされる。調整パラメータaが大きくなると、位相進みが大きくなる。数式(2)を見ると、a=1にすると、分母と分子とが等しくなり、Fforward(s)=1となる。そのため、通常は、調整パラメータaを1よりも大きくされる。 As described above, the phase lead filter 42 is expressed by the above-mentioned mathematical formula (2). In this case, T2 is a time constant and is a positive value. Furthermore, a is an adjustment parameter and is a positive value. As the adjustment parameter a increases, the phase lead increases. Looking at mathematical formula (2), when a=1, the denominator and numerator become equal, and F forward (s)=1. Therefore, the adjustment parameter a is usually set to be greater than 1.

ここで、位相進みフィルタ42における時定数Tおよび調整パラメータaは、平滑化フィルタ41における時定数Tにも基づいて設定される下記の数式(3)および(4)の関係を満たしておく場合、平滑化がより適切に行われ得る。 Here, smoothing can be performed more appropriately if the time constant T2 and adjustment parameter a in the phase lead filter 42 satisfy the relationship of the following equations (3) and (4), which are set based on the time constant T1 in the smoothing filter 41 as well.

特に、T=Tであり、a=2である場合に、平滑化フィルタ41および位相進みフィルタ42は特別な関係となる。この点について以下説明する。 In particular, when T 2 =T 1 and a=2, the smoothing filter 41 and the phase lead filter 42 have a special relationship. This will be explained below.

ここでは、解析のために、制御部32には飽和器43および変化速度制限器44が存在しないと仮定して検討する。ここで、再生エネルギー発電電力yreから蓄電池の充放電電力指令値rbatへの伝達関数をR(s)とする。伝達関数R(s)は下記の数式(5)で与えられる。 For the sake of analysis, it is assumed here that the control unit 32 does not include the saturator 43 and the change rate limiter 44. Here, the transfer function from the renewable energy generated power yre to the battery charge/discharge power command value rbat is defined as R(s). The transfer function R(s) is given by the following equation (5).

上記の数式(5)によれば、任意のa、T、T(ただし、a>1、T>0、且つ、T>0)対して、伝達関数R(s)の極(分母が0になるsの値、すなわち、-1/T、および、-1/T)は虚数部をもっていないことがわかる。このことは、伝達関数R(s)における入力信号である再生エネルギー発電電力がステップ変化した場合でも、伝達関数R(s)による出力信号となる蓄電システム23への充放電指令は、振動的に変動する成分を有していないことを意味している。充放電指令における指令値が、振動的に変動する成分を有していないことで、特許文献2に記載された手法と比べて、パラメータ調整が容易となる。 According to the above formula (5), it can be seen that for any a, T 1 , T 2 (where a > 1, T 1 > 0, and T 2 > 0), the poles of the transfer function R(s) (values of s where the denominator is 0, i.e., -1/T 1 and -1/T 2 ) have no imaginary parts. This means that even if the renewable energy generated power, which is the input signal to the transfer function R(s), undergoes a step change, the charge/discharge command to the power storage system 23, which is the output signal from the transfer function R(s), does not have any oscillatory fluctuating components. Since the command value in the charge/discharge command does not have any oscillatory fluctuating components, parameter adjustment is easier than with the method described in Patent Document 2.

再生エネルギー発電電力yreが単位ステップ信号であった場合、蓄電池の充放電電力指令値rbatの時間無限大での値を最終値定理から求める。この場合、下記の数式(6)に示すように、任意のa、T、Tに対して0であることがわかる。 When the renewable energy generated power yre is a unit step signal, the value of the battery charge/discharge power command value rbat at time infinity can be found from the final value theorem. In this case, it can be seen that rbat is 0 for any a, T1 , and T2 , as shown in the following formula (6).

上記の数式(6)に示す関係は、任意のa、T、Tに対して、再生エネルギー発電電力yreの変化がない(一定の場合)には、蓄電池の充放電を徐々に停止させるということを示している。つまり、太陽光発電電力の変動抑制を目的として蓄電池を併設しているため本特性は好ましい。 The relationship shown in the above formula (6) indicates that, for any a, T 1 , and T 2 , if there is no change (constant) in the renewable energy generated power y re , the charging and discharging of the storage battery is gradually stopped. In other words, this characteristic is preferable because the storage battery is installed in order to suppress fluctuations in the solar power generated.

また、再生エネルギー発電電力yreがランプ信号(傾きが一定の値c[kW/s]の信号)であった場合を考える。この場合、蓄電池の指令値rbatの時間無限大での値を最終値定理から求めると、下記の数式(7)に示す関係となる。 Also, consider a case where the renewable energy generated power y re is a ramp signal (a signal with a constant slope c [kW/s]). In this case, when the value of the storage battery command value r bat at time infinity is calculated using the final value theorem, the relationship shown in the following formula (7) is obtained.

上記の数式(7)では、aT-T-T=0の場合、蓄電池の指令値は最終的に(時間無限大となった場合に)0となる。aT-T-T=0を満たすa、T、Tの組み合わせは種々考えられるが、一例として、T=T、a=2という関係が挙げられる。この関係以外にも、aT-T-T=0を成立させる条件は存在し得る。ただし、上記のT=T、a=2という関係は、平滑化フィルタ41および位相進みフィルタ42の両方に含まれるパラメータがaT-T-T=0を満たすように調整する際の簡単な条件の1つであるといえる。 In the above equation (7), when aT 2 - T 1 - T 2 = 0, the command value for the storage battery ultimately becomes 0 (when time becomes infinite). Various combinations of a, T 1 , and T 2 that satisfy aT 2 - T 1 - T 2 = 0 are possible, but one example is the relationship T 2 = T 1 , a = 2. In addition to this relationship, there may be other conditions that satisfy aT 2 - T 1 - T 2 = 0. However, the above relationship T 2 = T 1 , a = 2 can be said to be one of the simple conditions when adjusting the parameters included in both the smoothing filter 41 and the phase lead filter 42 so that aT 2 - T 1 - T 2 = 0 is satisfied.

上記の検討によれば、関係式aT-T-T=0を満たす平滑化フィルタ41および位相進みフィルタ42を選択した場合、再生エネルギー発電電力の変化率が一定であれば、蓄電システム23による充放電力を徐々に小さくする。また、最終的には、蓄電システム23による充放電動作を停止させる、すなわち、蓄電システム23による充放電動作を行わなくなるように動作するという特性をもつことがわかる。このことは、マイクログリッド2からの合成出力目標値を再生エネルギー発電電力に漸近させていくことに相当するため、結果的に時間遅れが小さくなるというともいえる。一般的に蓄電システム23における蓄電池の容量は限られているため、再生エネルギー発電電力の変化率が一定の状況において、蓄電システム23による充放電動作をより小さくするように制御することは、蓄電池を大容量化しなくても平滑化が可能となることを示唆する。なお、再生エネルギー発電電力の変化率が一定の状況とは、例えば、太陽光発電の場合には、具体的には、日の出または日の入時における太陽光発電の立ち上がり・立ち下がりなどが挙げられる。風力発電の場合には、風力発電電力のトレンド成分とみなすことができる。また、発電システム21におけるPCSによる出力制御を緩やかに変化させる場合にも、変化率が実質的に一定となり得る。 According to the above study, when the smoothing filter 41 and the phase lead filter 42 that satisfy the relation aT 2 -T 1 -T 2 = 0 are selected, if the rate of change of the power generated by renewable energy is constant, the charging and discharging power of the power storage system 23 is gradually reduced. Furthermore, it can be seen that the characteristic is that the charging and discharging operation of the power storage system 23 is eventually stopped, i.e., the charging and discharging operation of the power storage system 23 is no longer performed. This corresponds to the combined output target value from the microgrid 2 gradually approaching the power generated by renewable energy, which can also be said to result in a reduced time delay. Since the capacity of the storage battery in the power storage system 23 is generally limited, controlling the charging and discharging operation of the power storage system 23 to be smaller when the rate of change of the power generated by renewable energy is constant suggests that smoothing is possible without increasing the storage battery capacity. Note that, in the case of solar power generation, a situation in which the rate of change of the power generated by renewable energy is constant can be exemplified by, for example, the rise and fall of solar power generation at sunrise or sunset. In the case of wind power generation, this can be considered as a trend component of the wind-generated power. Furthermore, even when the output control by the PCS in the power generation system 21 is changed gradually, the rate of change can be made substantially constant.

なお、位相進みフィルタ42を用いない条件、すなわち、平滑化フィルタ41のみを用いる条件では、蓄電池の指令値rbatの時間無限大での値は、上記数式(7)で示す「(aT-T-T)c」ではなく、「-Tc」となる。つまり、時間を無限大にした場合においても、変化率cと時定数Tとの積の分だけ充放電が継続されることになる。しかしながら、蓄電池の容量は限られていることから、時間の経過に伴って蓄電池が満充電または過放電の状態に陥り、充放電制御が継続できなくなることが考えられる。 Note that under conditions where the phase lead filter 42 is not used, i.e., under conditions where only the smoothing filter 41 is used, the value of the storage battery command value r bat at infinite time is "-T 1 c" rather than "(aT 2 -T 1 -T 2 )c" shown in the above equation (7). In other words, even if time is set to infinity, charging and discharging will continue for an amount equal to the product of the rate of change c and the time constant T 1. However, because the capacity of the storage battery is limited, it is conceivable that the storage battery will fall into a fully charged or over-discharged state over time, making it impossible to continue charging and discharging control.

なお、上記の検討は、時間無限大での解析上の話であり、実際には、関係式aT-T-T=0を満たすa、T、Tが選択されていなくてもよい。ただし、aT-T-Tが十分小さくなるようなa、T、Tを選択した場合、実用上は、関係式aT-T-T=0を満たす場合とほぼ同様の効果が奏されると期待される。すなわち、再生エネルギー発電電力の変化率が一定であれば、蓄電システム23による充放電量を徐々に小さくするように制御されることが期待される。 It should be noted that the above considerations are based on an analysis assuming an infinite time period, and in reality, a, T1 , and T2 do not need to be selected so as to satisfy the relational expression aT2 - T1 - T2 = 0. However, if a, T1 , and T2 are selected so that aT2 - T1 - T2 is sufficiently small, it is expected that in practice, substantially the same effect as when the relational expression aT2 - T1 - T2 = 0 is satisfied will be achieved. In other words, if the rate of change in power generated from renewable energy is constant, it is expected that the amount of charge and discharge by the power storage system 23 will be controlled to gradually decrease.

[シミュレーションによる検証]
次に、上記の制御装置30の制御部32による制御に係るシミュレーション結果について説明する。以下のシミュレーションでは、再生エネルギー発電電力が太陽光発電である場合について説明する。
[Verification by simulation]
Next, a description will be given of the results of a simulation relating to the control by the control unit 32 of the control device 30. In the following simulation, a case will be described in which the power generated from renewable energy is solar power generation.

図4は、シミュレーションの前提となる太陽光発電電力の時刻に対する発電電力量の変化を示している。なお、本シミュレーションでは太陽光発電に係るシステムにおけるPCSの定格出力を1000kWとしている。一般にPCSの定格出力は、太陽光パネルの定格出力より1割~2割ほど低く設定される。そのため、図4に示されるように、日中に最大出力一定となる場合がある。また、図4に示される例では、午前中(特に、7時~10時頃)はやや曇り気味であり、定格出力に対して40%ほどの振れ幅で、発電電力が激しく変動している。 Figure 4 shows the change in the amount of solar power generated over time, which is the premise of the simulation. In this simulation, the rated output of the PCS in the solar power generation system is set to 1000 kW. Generally, the rated output of a PCS is set to 10 to 20 percent lower than the rated output of the solar panels. Therefore, as shown in Figure 4, there are cases where the maximum output remains constant during the day. In the example shown in Figure 4, it is slightly cloudy in the morning (especially between 7:00 and 10:00), and the generated power fluctuates dramatically, with a swing of about 40% of the rated output.

一方、シミュレーションで想定しているマイクログリッド2の各部の構成は以下の通りとした。具体的には、蓄電システム23における蓄電池容量を2000kWhと、定格出力±500kWと、さらに、シミュレーション開始時刻の初期容量を300kWhとした。 Meanwhile, the configuration of each part of the microgrid 2 assumed in the simulation is as follows. Specifically, the battery capacity of the power storage system 23 is 2000 kWh, the rated output is ±500 kW, and the initial capacity at the start of the simulation is 300 kWh.

また、制御装置30の制御部32において用いられる平滑化フィルタ41は1次遅れ系とし、時定数Tを3600秒とした。また、位相進みフィルタ42は、T=T、a=2の条件を満たすようにとした。さらに、飽和器43の上下限は1000kW(発電システム21におけるPCSの定格容量に相当)および0kWに設定した。そして、変化速度制限器44における変動範囲は、±9kW/分とした。これは、PCSの定格が1000kWであるため、0.9%/分に相当している。 The smoothing filter 41 used in the control unit 32 of the control device 30 is a first-order lag system, with a time constant T1 of 3600 seconds. The phase lead filter 42 is set to satisfy the conditions T2 = T1 and a = 2. The upper and lower limits of the saturator 43 are set to 1000 kW (corresponding to the rated capacity of the PCS in the power generation system 21) and 0 kW. The fluctuation range of the change rate limiter 44 is set to ±9 kW/min. This corresponds to 0.9%/min, since the rated capacity of the PCS is 1000 kW.

一方、比較対象のために、従来法で用いられる平滑化を行う装置として、図3に示されるブロック線図と比較して、位相進みフィルタ42、飽和器43および変化速度制限器44が存在しないブロック線図に沿った処理を行うことを想定した。なお、蓄電システム23の機能および平滑化フィルタ41の時定数は共通としている。 On the other hand, for comparison purposes, we assumed that the smoothing device used in the conventional method would perform processing according to a block diagram that does not include the phase lead filter 42, saturator 43, and change rate limiter 44, as compared to the block diagram shown in Figure 3. Note that the functions of the storage system 23 and the time constant of the smoothing filter 41 are the same.

上記実施形態で示した平滑化法(提案法)と、比較対象としての平滑化フィルタ41のみを有する条件での平滑化法(従来法)と、を用いて、図4に示す太陽光発電電力から合成出力目標値を算出し、さらに、蓄電池の充放電電力、蓄電池容量、マイクログリッドからの合成出力を算出した。 Using the smoothing method (proposed method) described in the above embodiment and the smoothing method (conventional method) under conditions where only the smoothing filter 41 is used for comparison, the combined output target value was calculated from the photovoltaic power generation shown in Figure 4, and further, the charge/discharge power of the storage battery, the storage battery capacity, and the combined output from the microgrid were calculated.

まず、合成出力目標値の算出結果を図5に示す。図5では、太陽光発電電力についても併せて示している。図5に示す結果を比較すると、位相進みフィルタ42を用いた提案法のほうが、従来法と比べて、太陽光発電電力に対する位相遅れが小さくなっている。 First, the calculation results of the combined output target value are shown in Figure 5. Figure 5 also shows the solar power generation power. Comparing the results shown in Figure 5, the proposed method using the phase lead filter 42 has a smaller phase lag with respect to the solar power generation power compared to the conventional method.

図6では、合成出力目標値に基づいて算出した蓄電システム23における蓄電池の充放電電力を示す。位相進みフィルタ42を用いる本実施形態で示した提案法のほうが、位相進みフィルタを用いない従来法と比較して、充放電電力の絶対値の最大値が小さいことがわかる。この結果は、位相進みフィルタを用いることによって、合成出力目標値と、発電システム21における発電量との差分が小さくなるように制御されていることを示している。また、位相進みフィルタ42を用いる本実施形態で示した方法を用いると、より小さい定格出力の蓄電池を用いても、出力電力の平滑化が実現できることを示唆しているといえる。 Figure 6 shows the charge/discharge power of the storage batteries in the energy storage system 23 calculated based on the composite output target value. It can be seen that the proposed method shown in this embodiment, which uses the phase lead filter 42, has a smaller maximum absolute value of the charge/discharge power compared to the conventional method, which does not use a phase lead filter. This result shows that by using a phase lead filter, control is performed to reduce the difference between the composite output target value and the amount of power generated in the power generation system 21. It can also be said that this suggests that by using the method shown in this embodiment, which uses the phase lead filter 42, it is possible to achieve smoothing of the output power even when using storage batteries with a smaller rated output.

図7では、蓄電システム23における蓄電池の残容量の推移を示している。位相進みフィルタ42を用いる本実施形態で示した提案法のほうが、位相進みフィルタを用いない従来法と比較して、蓄電容量の変化が少ないことがわかる。この結果は、位相進みフィルタ42を用いる本実施形態で示した方法を用いると、従来法よりも少ない容量の蓄電池で平滑化が可能であることを意味している。また、この方法によると、蓄電池の充放電電力量が少ないことから、蓄電池によるエネルギー損失(充放電損失)を減少させる効果がある。このことは、提案法が従来法よりも送電電力量を増加させ得ること、すなわち、売電による操業利益を向上させ得ることを意味する。なお、一連の評価は実機を用いたものではなく、シミュレーションであるため、蓄電池容量を2000kWhとしている。しかしながら、この容量は、一般的な太陽光発電の定格出力に比べて過大な容量となっている。実際には、太陽光発電の発電パターンを変えて本シミュレーションを繰り返すことで、実際に運用が可能な程度の適切な蓄電池容量を算出することができる。蓄電池容量は蓄電池の価格に大きく影響するため、適切な容量の蓄電池を選定することによって初期投資額を抑えることができる。 Figure 7 shows the transition of the remaining capacity of the storage battery in the energy storage system 23. It can be seen that the proposed method using the phase-lead filter 42 in this embodiment results in less change in storage capacity than the conventional method, which does not use a phase-lead filter. This result indicates that the method using the phase-lead filter 42 in this embodiment enables smoothing with a storage battery of a smaller capacity than the conventional method. Furthermore, this method reduces the amount of energy charged and discharged by the storage battery, thereby reducing energy loss (charge and discharge loss) due to the storage battery. This means that the proposed method can increase the amount of transmitted power compared to the conventional method, thereby improving operating profits through power sales. Note that because this series of evaluations was a simulation rather than using an actual system, the storage battery capacity was set to 2000 kWh. However, this capacity is excessive compared to the rated output of a typical solar power generation system. In practice, by changing the solar power generation pattern and repeating this simulation, an appropriate storage battery capacity that is practically feasible can be calculated. Because storage battery capacity significantly affects the price of a storage battery, selecting a storage battery with an appropriate capacity can reduce initial investment costs.

図8では、マイクログリッド2からの合成出力(太陽光発電による出力と、蓄電池からの出力との合計)を示している。位相進みフィルタ42を用いる本実施形態で示した提案法では、ほぼ合成出力目標値に沿った値となることを示している。また、出力変動緩和に関する技術要件として設定され得る「変動率1%/分」の要件を満たしていた。一方、位相進みフィルタ42を用いない従来法では、15時~16時の時間帯に合成出力が変動し、この時間帯については「変動率1%/分」の要件を満たせていなかった。これは、図6の結果とも関係している。すなわち、従来法では蓄電池の放電電力が定格の500kWで頭打ちになっていて、500kW以上の放電ができなかったことに由来する。つまり、今回のシミュレーションの条件では、従来法の場合、蓄電池の定格出力を大きくしておかないと、安定した合成出力を行うことができないという結果が得られた。 Figure 8 shows the combined output from microgrid 2 (the sum of the output from photovoltaic power generation and the output from the storage battery). The proposed method shown in this embodiment, which uses the phase-lead filter 42, achieves a value that is nearly in line with the combined output target value. It also satisfies the requirement of a "fluctuation rate of 1%/minute," which can be set as a technical requirement for mitigating output fluctuations. On the other hand, with the conventional method, which does not use the phase-lead filter 42, the combined output fluctuated between 3:00 PM and 4:00 PM, and did not meet the requirement of a "fluctuation rate of 1%/minute" during this time period. This is also related to the results in Figure 6. In other words, with the conventional method, the battery's discharge power peaked at its rated power of 500 kW, making it impossible to discharge more than 500 kW. In other words, under the conditions of this simulation, the conventional method's results indicated that a stable combined output could not be achieved unless the rated output of the storage battery was increased.

[変形例]
上記実施形態は、本開示に係る一形態である。本開示は必ずしも上述した形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。以下、変形例について説明する。
[Modification]
The above-described embodiment is one embodiment of the present disclosure. The present disclosure is not necessarily limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible without departing from the spirit of the present disclosure. Modifications will be described below.

例えば、上記実施形態では、制御部32のブロック線図(図3)において、飽和器43および変化速度制限器44を用いた構成を示しているが、これらはマイクログリッド2から出力される電力の条件等に応じて省略してもよい。例えば、合成出力目標値の上下限を考慮しなくてよい場合には、飽和器43を省略することができる。また、例えば、出力電力の変化速度を考慮しなくてよい場合には、変化速度制限器44を省略することができる。このように、マイクログリッド2の運用状況、マイクログリッド2を構成する各部の特性等に応じて、飽和器43および変化速度制限器44を省略してもよい。 For example, in the above embodiment, the block diagram (Figure 3) of the control unit 32 shows a configuration using the saturator 43 and the change rate limiter 44, but these may be omitted depending on the conditions of the power output from the microgrid 2. For example, if the upper and lower limits of the combined output target value do not need to be considered, the saturator 43 can be omitted. Also, for example, if the change rate of the output power does not need to be considered, the change rate limiter 44 can be omitted. In this way, the saturator 43 and the change rate limiter 44 may be omitted depending on the operational status of the microgrid 2, the characteristics of each component that makes up the microgrid 2, etc.

なお、平滑化フィルタ41、位相進みフィルタ42、飽和器43および変化速度制限器44を配置する場合、その順序について変更してもよい。例えば、位相進みフィルタ42による算出結果がPCS容量に対して適切となるように飽和器43による調整を行う、という観点から、位相進みフィルタ42よりも後段に飽和器43が配置され得る。一方、平滑化フィルタ41は、飽和器43および変化速度制限器44よりも後段に配置してもよい。このように、各部の機能に応じて配置を変更することができる。 When arranging the smoothing filter 41, phase lead filter 42, saturator 43, and change rate limiter 44, the order may be changed. For example, the saturator 43 may be arranged after the phase lead filter 42, from the perspective of adjusting the saturator 43 so that the calculation results by the phase lead filter 42 are appropriate for the PCS capacity. On the other hand, the smoothing filter 41 may be arranged after the saturator 43 and change rate limiter 44. In this way, the arrangement can be changed depending on the function of each part.

また、制御部32のブロック線図(図3)における平滑化フィルタ41と位相進みフィルタ42との順番を入れ替えてもよい。また、平滑化フィルタ41および位相進みフィルタ42を合体させた単一のフィルタとして制御部32に実装してもよい。これらはすべて、等価となる。平滑化フィルタと位相進みフィルタを合体させた単一のフィルタと同様の特性を持つものとして、バターワースフィルタ(Butterworth filter)、チェビシェフフィルタ(Chebyshevfilter)、楕円フィルタなどを設計して用いてもよい。 The order of the smoothing filter 41 and the phase lead filter 42 in the block diagram of the control unit 32 (Figure 3) may also be reversed. Alternatively, the smoothing filter 41 and the phase lead filter 42 may be combined into a single filter and implemented in the control unit 32. All of these are equivalent. A Butterworth filter, Chebyshev filter, elliptic filter, or the like may also be designed and used as filters with similar characteristics to a single filter that combines a smoothing filter and a phase lead filter.

上記の実施形態では、連続時間領域を前提とした構成について説明したが、離散時間領域を想定して設計してもよい。離散時間領域の場合、上記で説明した連続時間領域の位相進みフィルタを離散時間領域で使用できるように変換すればよい。具体的な変換方法としては、例えば、双一次変換(Bilinear transform;タスティン変換ともよばれる)、ZOH変換(ZeroOrder Hold)等が挙げられる。 In the above embodiment, a configuration was described assuming the continuous time domain, but it may also be designed assuming the discrete time domain. In the case of the discrete time domain, the phase lead filter for the continuous time domain described above can be converted so that it can be used in the discrete time domain. Specific conversion methods include, for example, bilinear transform (also known as Tustin transform) and ZOH (Zero Order Hold) transform.

離散時間領域の平滑化フィルタとしては、移動平均が良く用いられるが、平滑化の手法は特に限定されず、例えば、直近のサンプルに重みを置いた加重移動平均や指数移動平均を用いてもよい。また、ローパスFIRフィルタ、ローパスIIRフィルタ等のその他の公知のフィルタを用いてもよい。 A moving average is often used as a smoothing filter in the discrete time domain, but the smoothing method is not particularly limited. For example, a weighted moving average that places weight on the most recent sample or an exponential moving average may be used. Other well-known filters, such as a low-pass FIR filter or a low-pass IIR filter, may also be used.

図3で示した制御部32におけるブロック線図では、蓄電池容量を考慮した制御(例えば、フィードバック制御)が行われていない。その状況で、図3に示す計算を継続した場合、蓄電池容量が不適切な状態(例えば、過放電または過充電)となる可能性があり、蓄電池が異常動作する場合もある。そのため、例えば、太陽光発電に係る発電システムの場合には、日没中に蓄電池のSOC(State of Charge)を目標値(例えば100%)にリセットするような制御を加えてもよい。このように、実際に長期間運用を行う場合には、蓄電システム(蓄電池)を安定して運用できるように、種々の制御を追加してもよい。 In the block diagram of the control unit 32 shown in Figure 3, no control (e.g., feedback control) is performed that takes into account the battery capacity. Continuing the calculations shown in Figure 3 under these circumstances could result in the battery capacity becoming inappropriate (e.g., over-discharging or over-charging), and the battery could operate abnormally. Therefore, for example, in the case of a solar power generation system, control may be added to reset the battery's SOC (State of Charge) to a target value (e.g., 100%) during sunset. In this way, when actually operating for a long period of time, various controls may be added to ensure stable operation of the power storage system (storage battery).

なお、制御部32において随時蓄電池容量のフィードバックを行う構成としてもよい。図9に示すブロック線図は、蓄電池容量のフィードバック制御を行う制御部32Xのブロック線図の一例である。図9に示す制御部32Xにおけるブロック線図は、図3に示す制御部32のブロック線図と比較して以下の点が相違する。すなわち、平滑化フィルタ41~変化速度制限器44の後段に、変化速度制限器44による計算結果(蓄電池容量補正前の合成出力目標値)に基づいて、蓄電池におけるSOCの目標値を算出するSOC目標算出部45を設ける。SOC目標算出部45で算出された目標値と、実際の蓄電システム23(蓄電池)のSOCとの差分を求め、その結果に対して比例ゲイン46をかける。この結果を、蓄電池容量補正後の合成出力値とする。そして、蓄電池容量補正後の合成出力値に対して、PCS容量D1に基づいて上下限を区切る飽和器47と、変化速度制限器48と、を再度適用することによって、合成出力目標値rsysを算出する。合成出力目標値rsys算出後の流れは図3と同様である。すなわち、合成出力目標値rsysから、蓄電システム23への充放電電力指令値rbatが算出され、これに基づいて、蓄電システム23において充放電電力指令値rbatに応じた充放電電力ybatで動作する。その結果、発電システム21における再生エネルギー発電電力yreと蓄電システム23における充放電電力ybatとの合計が、マイクログリッド2における出力電力となる合成出力ysysとなる。 The control unit 32 may be configured to perform feedback of the battery capacity as needed. The block diagram shown in FIG. 9 is an example of a block diagram of a control unit 32X that performs feedback control of the battery capacity. The block diagram of the control unit 32X shown in FIG. 9 differs from the block diagram of the control unit 32 shown in FIG. 3 in the following respects. That is, an SOC target calculation unit 45 is provided downstream of the smoothing filter 41 to the change rate limiter 44. The SOC target calculation unit 45 calculates a target value of the SOC of the battery based on the calculation result by the change rate limiter 44 (the combined output target value before the battery capacity correction). The difference between the target value calculated by the SOC target calculation unit 45 and the actual SOC of the power storage system 23 (the battery) is calculated, and the result is multiplied by a proportional gain 46. This result is used as the combined output value after the battery capacity correction. The combined output value after the battery capacity correction is then again applied to a saturator 47 that sets upper and lower limits based on the PCS capacity D1 and a change rate limiter 48. This calculates the combined output target value r sys . The flow after calculation of the combined output target value r sys is the same as in Fig. 3. That is, a charge/discharge power command value r bat to the power storage system 23 is calculated from the combined output target value r sys , and based on this, the power storage system 23 operates with charge/discharge power y bat according to the charge/discharge power command value r bat . As a result, the sum of the renewable energy generated power y re in the power generation system 21 and the charge/discharge power y bat in the power storage system 23 becomes the combined output y sys , which is the output power in the microgrid 2.

図9に示すブロック線図に基づいて、合成出力目標値rsysを算出する構成とする場合、蓄電池のSOCに応じた合成出力目標値の調整を行うことができる。例えば、蓄電池のSOCの現在値が90%である場合には、これ以上の蓄電池への充電は避けたいと考えられる。そのため、SOC目標算出部45で算出する目標SOCを例えば70%として、目標SOCとの差分に基づいて、合成出力目標値を低くすることによって、なるべく蓄電池へのさらなる充電を防ぐ(放電を行う方向に補正する)ことができる。このように、蓄電池の容量に応じたフィードバック制御を加える場合、より小容量の蓄電池を用いて、上記実施形態で説明した運用が可能となる。 When the composite output target value r sys is calculated based on the block diagram shown in FIG. 9 , the composite output target value can be adjusted according to the SOC of the storage battery. For example, if the current SOC of the storage battery is 90%, it is desirable to avoid further charging of the storage battery. Therefore, by setting the target SOC calculated by the SOC target calculation unit 45 to, for example, 70%, and lowering the composite output target value based on the difference from the target SOC, it is possible to prevent further charging of the storage battery (correcting it toward discharging) as much as possible. In this way, when feedback control according to the capacity of the storage battery is added, the operation described in the above embodiment can be performed using a storage battery with a smaller capacity.

なお、図9に示すブロック線図の例においても、図3と同様に、平滑化フィルタ41、位相進みフィルタ42、飽和器43,47および変化速度制限器44,48の配置の一部変更および省略等を行ってもよい。上述のように、補正前の合成出力目標値を算出した後にこれを蓄電池のSOCに応じて補正する、という観点において、適宜変更を加えることができる。この際に、飽和器43,47および変化速度制限器44,48について一部を省略する構成としてもよい。 In the example block diagram shown in Figure 9, as in Figure 3, the arrangement of the smoothing filter 41, phase lead filter 42, saturators 43 and 47, and change rate limiters 44 and 48 may be partially changed or omitted. As described above, appropriate changes can be made from the perspective of calculating the uncorrected combined output target value and then correcting it in accordance with the SOC of the storage battery. In this case, the saturators 43 and 47 and change rate limiters 44 and 48 may be partially omitted.

また、上記実施形態では、発電システム21と蓄電システム23とを交流接続した場合について説明したが、この部分を直流で接続して制御してもよい。 Furthermore, in the above embodiment, the power generation system 21 and the power storage system 23 are described as being connected via AC, but these parts may also be connected and controlled via DC.

また、上記実施形態では、外部の系統と接続したマイクログリッドの再生可能エネルギーによる発電の平滑化を考えたが、必ずしも外部の系統と接続している必要はない。例えば、離島・僻地などのように外部の系統と切り離された独立した環境において、太陽光などの再生可能エネルギーによる不安定な発電機(変動性の再エネ発電機)と、ガスエンジンやディーゼルエンジンなどの安定的な発電機と、によってマイクログリッドが構成されることがある。このような場合、変動性の再エネ発電機による発電電力の変動は、安定的な発電機の出力を変化させることによって吸収する必要がある。このとき、安定的な発電機における負荷の頻繁な変更は機器の劣化や故障などにつながる。また、負荷の頻繁な変更は、燃焼効率が悪くなることから燃料消費も増えてしまう。そこで、マイクログリッドに蓄電池を導入することによって、変動性の再エネ発電機における発電電力を平滑化することが考えられる。上記時実施形態で説明した平滑化の処理は、上記のような状況(設備構成)においても、好適に用いることができる。 In addition, while the above embodiment considers smoothing the power generation from renewable energy in a microgrid connected to an external grid, connection to an external grid is not necessarily required. For example, in isolated environments isolated from external grids, such as remote islands or rural areas, a microgrid may be configured with an unstable generator (variable renewable energy generator) that uses renewable energy such as solar power, and a stable generator such as a gas engine or diesel engine. In such cases, fluctuations in the power generated by the variable renewable energy generator must be absorbed by changing the output of the stable generator. In this case, frequent load changes in the stable generator can lead to equipment deterioration and failure. Furthermore, frequent load changes reduce combustion efficiency and increase fuel consumption. Therefore, introducing a storage battery into the microgrid can be considered to smooth the power generated by the variable renewable energy generator. The smoothing process described in the above embodiment can be suitably used in situations (equipment configurations) such as those described above.

[ハードウェア構成]
図10を参照して、制御装置30のハードウェア構成について説明する。図10は、制御装置30のハードウェア構成の一例を示す図である。制御装置30は、1又は複数のコンピュータ100を含む。コンピュータ100は、CPU(Central Processing Unit)101と、主記憶部102と、補助記憶部103と、通信制御部104と、入力装置105と、出力装置106とを有する。制御装置30は、これらのハードウェアと、プログラム等のソフトウェアとにより構成された1又は複数のコンピュータ100によって構成される。
[Hardware configuration]
The hardware configuration of the control device 30 will be described with reference to Fig. 10. Fig. 10 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the control device 30. The control device 30 includes one or more computers 100. The computer 100 has a CPU (Central Processing Unit) 101, a main memory unit 102, an auxiliary memory unit 103, a communication control unit 104, an input device 105, and an output device 106. The control device 30 is configured by one or more computers 100 configured by this hardware and software such as a program.

制御装置30が複数のコンピュータ100によって構成される場合には、これらのコンピュータ100はローカルで接続されてもよいし、インターネット又はイントラネットなどの通信ネットワークを介して接続されてもよい。この接続によって、論理的に1つの制御装置30が構築される。 When the control device 30 is composed of multiple computers 100, these computers 100 may be connected locally or via a communications network such as the Internet or an intranet. This connection logically constitutes a single control device 30.

CPU101は、オペレーティングシステムやアプリケーション・プログラムなどを実行する。主記憶部102は、ROM(Read Only Memory)およびRAM(Random Access Memory)により構成される。補助記憶部103は、ハードディスクおよびフラッシュメモリなどにより構成される記憶媒体である。補助記憶部103は、一般的に主記憶部102よりも大量のデータを記憶する。通信制御部104は、ネットワークカード又は無線通信モジュールにより構成される。通信部31の少なくとも一部は、通信制御部104によって実現されてもよい。入力装置105は、キーボード、マウス、タッチパネル、および、音声入力用マイクなどにより構成される。出力装置106は、ディスプレイおよびプリンタなどにより構成される。 The CPU 101 executes the operating system, application programs, etc. The main memory unit 102 is composed of ROM (Read Only Memory) and RAM (Random Access Memory). The auxiliary memory unit 103 is a storage medium composed of a hard disk, flash memory, etc. The auxiliary memory unit 103 generally stores larger amounts of data than the main memory unit 102. The communication control unit 104 is composed of a network card or a wireless communication module. At least part of the communication unit 31 may be realized by the communication control unit 104. The input device 105 is composed of a keyboard, mouse, touch panel, and microphone for voice input, etc. The output device 106 is composed of a display, printer, etc.

補助記憶部103は、予め、プログラム110および処理に必要なデータを格納している。プログラム110は、制御装置30の各機能要素をコンピュータ100に実行させる。プログラム110によって、例えば、上述した電力調整方法に係る処理がコンピュータ100において実行される。例えば、プログラム110は、CPU101又は主記憶部102によって読み込まれ、CPU101、主記憶部102、補助記憶部103、通信制御部104、入力装置105、および出力装置106の少なくとも1つを動作させる。例えば、プログラム110は、主記憶部102および補助記憶部103におけるデータの読み出しおよび書き込みを行う。 The auxiliary memory unit 103 stores in advance the program 110 and data necessary for processing. The program 110 causes the computer 100 to execute each functional element of the control device 30. The program 110 causes, for example, the processing related to the power adjustment method described above to be executed in the computer 100. For example, the program 110 is loaded by the CPU 101 or the main memory unit 102, and causes at least one of the CPU 101, the main memory unit 102, the auxiliary memory unit 103, the communication control unit 104, the input device 105, and the output device 106 to operate. For example, the program 110 reads and writes data from and to the main memory unit 102 and the auxiliary memory unit 103.

プログラム110は、例えば、CD-ROM、DVD-ROM、半導体メモリなどの有形の記憶媒体に記録された上で提供されてもよい。プログラム110は、データ信号として通信ネットワークを介して提供されてもよい。 Program 110 may be provided in the form of a tangible storage medium such as a CD-ROM, DVD-ROM, or semiconductor memory. Program 110 may also be provided as a data signal via a communications network.

[作用]
上記実施形態で説明した電力平滑化装置(制御装置30)、電力平滑化方法および電力平滑化プログラムによれば、発電装置としての発電システム21における発電電力に対して、位相遅れが抑制された平滑化を行うことによって、電力供給システム1から出力する電力に係る合成出力目標値が算出される。そして、合成出力目標値に基づいて電力貯蔵装置からの充放電電力が算出される。このような手法を用いることによって、位相遅れが抑制された平滑化が行われた合成出力目標値が得られ、それに基づいた充放電電力が電力貯蔵装置に対して指令される。合成出力目標値について位相遅れが抑制された平滑化が行われていると、合成出力目標値と発電装置における発電電力との差分を小さくすることができ、その結果、より小容量の電力貯蔵装置を使用しながら、再生可能エネルギーの出力電力を平滑化することが可能となる。また、位相遅れが抑制された平滑化は、従来検討されている手法よりも簡単なパラメータ調整によって実現され得るため、小容量の電力貯蔵装置を使用しながら、より簡単に再生可能エネルギーの出力電力を平滑化することができる。
[Effect]
According to the power smoothing device (control device 30), power smoothing method, and power smoothing program described in the above embodiments, a composite output target value for the power output from the power supply system 1 is calculated by smoothing the power generated by the power generation system 21 as a power generation device with suppressed phase delay. Then, the charge/discharge power from the power storage device is calculated based on the composite output target value. By using such a method, a composite output target value smoothed with suppressed phase delay is obtained, and charge/discharge power based on the composite output target value is commanded to the power storage device. Smoothing the composite output target value with suppressed phase delay reduces the difference between the composite output target value and the power generated by the power generation device, thereby enabling smoothing of the output power of renewable energy while using a smaller-capacity power storage device. Furthermore, smoothing with suppressed phase delay can be achieved by simpler parameter adjustment than previously considered methods, making it easier to smooth the output power of renewable energy while using a smaller-capacity power storage device.

上述のように、従来から、電力供給システム1から出力する電力の平滑化を目的とし、合成出力目標値を予め設定し、蓄電システム23の充放電電力を利用する際に、平滑化を行う際の位相遅れを補正することについて検討されていた。しかしながら、上述のように、小容量・小出力の電力貯蔵装置の使用によって再生可能エネルギーの出力電力の平滑化を行う際の調整作業が容易ではない場合があるなど、電力貯蔵装置の小容量化と、再生可能エネルギーの出力電力の平滑化とを両立することに関してさらなる改良の余地があった。これに対して、上記実施形態で説明した手法では、位相遅れ自体が少ない状態で平滑化されて合成出力目標値が算出されている。そのため、合成出力目標値と発電装置における発電電力との差分が小さくされるため、電力貯蔵装置による充放電動作もより小さくされる。また、位相遅れが少ない状態での平滑化を行うことは、上記特許文献2において用いられている手法と比べてより簡単なパラメータ調整によって行うことができる。したがって、より小容量の電力貯蔵装置を使用しながら、より簡単に再生可能エネルギーの出力電力を平滑化することができる。 As described above, studies have been conducted in the past to smooth the power output from the power supply system 1 by setting a composite output target value in advance and correcting the phase lag when using the charging and discharging power of the power storage system 23. However, as described above, the use of small-capacity, small-output power storage devices can make adjustments difficult when smoothing the output power of renewable energy. This leaves room for further improvement in achieving both a smaller power storage device capacity and smoothing the output power of renewable energy. In contrast, the method described in the above embodiment calculates the composite output target value by smoothing with a small phase lag itself. This reduces the difference between the composite output target value and the power generated by the power generation device, thereby reducing the charging and discharging operation of the power storage device. Furthermore, smoothing with a small phase lag can be performed with simpler parameter adjustment than the method used in Patent Document 2. This makes it easier to smooth the output power of renewable energy while using a smaller-capacity power storage device.

位相遅れを抑制した平滑化は、平滑化と位相進み補償とを組み合わせることによって行われる態様としてもよい。一例としては、平滑化フィルタ41と位相進みフィルタ42とを組み合わせてもよい。このように、位相進み補償を組み合わせて平滑化を行うことで、位相遅れが実質的に抑制されるため、合成出力目標値と発電装置における発電電力との差分を小さくすることが可能となる。 Smoothing that suppresses phase lag may be performed by combining smoothing and phase lead compensation. As an example, a smoothing filter 41 may be combined with a phase lead filter 42. By performing smoothing in this way in combination with phase lead compensation, phase lag is effectively suppressed, making it possible to reduce the difference between the combined output target value and the power generated by the power generation device.

また、算出部としての制御部32は、算出した合成出力目標値に対して、電力貯蔵装置の容量に基づいた補正をさらに行って、電力貯蔵装置からの充放電電力を算出する態様としてもよい。具体的には、例えば、図9のブロック線図の例のように、SOC目標算出部45で算出された目標値と、実際の蓄電システム23(蓄電池)のSOCとの差分を用いた補正を行ってもよい。このように、算出した合成出力目標値に対して、電力貯蔵装置の容量に基づいた補正をさらに行うことで、電力貯蔵装置の容量を超えた条件で充放電電力を行うように指令が出されること等が防がれる。そのため、電力貯蔵装置の容量を考慮した制御を行うことが可能となる。 Furthermore, the control unit 32 as a calculation unit may further correct the calculated combined output target value based on the capacity of the power storage device to calculate the charge/discharge power from the power storage device. Specifically, for example, as shown in the example block diagram of Figure 9, a correction may be made using the difference between the target value calculated by the SOC target calculation unit 45 and the actual SOC of the power storage system 23 (storage battery). In this way, by further correcting the calculated combined output target value based on the capacity of the power storage device, it is possible to prevent commands from being issued to charge/discharge power under conditions that exceed the capacity of the power storage device. This makes it possible to perform control that takes the capacity of the power storage device into account.

算出部としての制御部32は、発電装置の発電能力にも基づいて、合成出力目標値を算出する態様としてもよい。例えば、上述のように飽和器43を適用することで、PCS容量を考慮した補正を行ってもよい。上記の構成とすることで、発電装置の発電能力を考慮した制御を行うことが可能となる。 The control unit 32, which functions as a calculation unit, may also calculate the combined output target value based on the power generation capacity of the power generation device. For example, by applying the saturator 43 as described above, corrections may be made that take into account the PCS capacity. With the above configuration, it is possible to perform control that takes into account the power generation capacity of the power generation device.

算出部としての制御部32は、合成出力目標値の変化速度が所定の範囲になるように、合成出力目標値を算出する態様としてもよい。例えば、上述のように変化速度制限器44を適用することで、合成出力目標値の変化速度の調整を行ってもよい。電力供給システム1から出力する電力の変化速度の制御が必要な場合に、上記の構成とすることで、合成出力目標値を調整し、これに基づいた出力電力の調整が可能となる。 The control unit 32 as a calculation unit may calculate the composite output target value so that the rate of change of the composite output target value falls within a predetermined range. For example, the rate of change of the composite output target value may be adjusted by applying the change rate limiter 44 as described above. When it is necessary to control the rate of change of the power output from the power supply system 1, the above configuration makes it possible to adjust the composite output target value and adjust the output power based on this.

[付記]
本発明は、再生可能エネルギーで問題となっている変動性を低コストで抑制可能な技術を示しており、再生可能エネルギーの普及・拡大に貢献する。よって、本発明は,国連が主導する持続可能な開発目標(SDGs)の目標7「すべての人々の、安価かつ信頼できる持続可能な近代的エネルギーへのアクセスを確保する」及び目標13「気候変動及びその影響を軽減するための緊急対策を講じる」に貢献するものである。
[Note]
The present invention demonstrates a technology that can reduce variability, a problem associated with renewable energy, at low cost, and contributes to the widespread adoption and expansion of renewable energy. Therefore, the present invention contributes to Goal 7 of the Sustainable Development Goals (SDGs) led by the United Nations, which states, "Ensure access to affordable, reliable, sustainable and modern energy for all," and Goal 13, "Take urgent action to combat climate change and its impacts."

1 電力供給システム
2 マイクログリッド
21 発電システム(発電装置)
23 蓄電システム(電力貯蔵装置)
24 接続部
26 受電電力測定部
27 送電電力測定部
30 制御装置(電力平滑化装置)
31 通信部
32,32X 制御部
41 平滑化フィルタ
42 位相進みフィルタ
43 飽和器
44 変化速度制限器
45 SOC目標算出部
46 比例ゲイン
47 飽和器
48 変化速度制限器
90 外部電力系統
1 Power supply system 2 Microgrid 21 Power generation system (power generation device)
23. Energy storage system (power storage device)
24 Connection unit 26 Received power measurement unit 27 Transmitted power measurement unit 30 Control device (power smoothing device)
31 Communication unit 32, 32X Control unit 41 Smoothing filter 42 Phase lead filter 43 Saturator 44 Change rate limiter 45 SOC target calculation unit 46 Proportional gain 47 Saturator 48 Change rate limiter 90 External power system

Claims (6)

再生可能エネルギーによる発電を行う発電装置と、電力貯蔵装置と、を含む電力供給システムから出力する電力を平滑化する電力平滑化装置であって、
前記発電装置における発電電力に係る情報を取得する取得部と、
前記発電電力に対して、平滑化フィルタ及び位相進みフィルタのいずれか一方を適用し、さらに適用した結果に対して前記平滑化フィルタ及び前記位相進みフィルタのいずれか他方を適用することにより、前記電力供給システムから出力する電力に係る合成出力目標値を算出し、前記合成出力目標値と前記発電電力との差分を求めることにより、前記電力貯蔵装置への充放電電力指令値を算出する算出部と、
前記充放電電力指令値の算出結果に基づき、前記電力貯蔵装置に対して、前記充放電電力指令値に応じた充放電電力を指定した動作指令を出力する出力部と、
を有する、電力平滑化装置。
A power smoothing device that smooths power output from a power supply system including a power generation device that generates power using renewable energy and a power storage device,
an acquisition unit that acquires information related to power generation by the power generation device;
a calculation unit that applies one of a smoothing filter and a phase lead filter to the generated power, and further applies the other of the smoothing filter and the phase lead filter to the result of the application, thereby calculating a composite output target value for power to be output from the power supply system, and calculates a charge/discharge power command value for the power storage device by determining a difference between the composite output target value and the generated power;
an output unit that outputs, to the power storage device , an operation command that specifies charge/discharge power according to the charge/discharge power command value based on a calculation result of the charge/discharge power command value;
A power smoothing device having:
前記算出部は、算出した前記合成出力目標値に対して、前記電力貯蔵装置の容量に基づいた補正をさらに行って、前記電力貯蔵装置からの充放電電力を算出する、請求項1に記載の電力平滑化装置。 The power smoothing device of claim 1, wherein the calculation unit further corrects the calculated combined output target value based on the capacity of the power storage device to calculate the charge/discharge power from the power storage device. 前記算出部は、前記発電装置の定格容量にも基づいて、前記合成出力目標値を算出する、請求項1または2に記載の電力平滑化装置。 The power smoothing device described in claim 1 or 2, wherein the calculation unit calculates the composite output target value based also on the rated capacity of the power generation device. 前記算出部は、前記合成出力目標値の変化速度が所定の範囲になるように、前記合成出力目標値を算出する、請求項1~3のいずれか一項に記載の電力平滑化装置。 The power smoothing device described in any one of claims 1 to 3, wherein the calculation unit calculates the combined output target value so that the rate of change of the combined output target value falls within a predetermined range. 再生可能エネルギーによる発電を行う発電装置と、電力貯蔵装置と、を含む電力供給システムから出力する電力を平滑化する電力平滑化方法であって、
前記発電装置における発電電力に係る情報を取得することと、
前記発電電力に対して、平滑化フィルタ及び位相進みフィルタのいずれか一方を適用し、さらに適用した結果に対して前記平滑化フィルタ及び前記位相進みフィルタのいずれか他方を適用することにより、前記電力供給システムから出力する電力に係る合成出力目標値を算出し、前記合成出力目標値と前記発電電力との差分を求めることにより、前記電力貯蔵装置への充放電電力指令値を算出することと、
前記充放電電力指令値の算出結果に基づき、前記電力貯蔵装置に対して、前記充放電電力指令値に応じた充放電電力を指定した動作指令を出力することと、
を有する、電力平滑化方法。
A power smoothing method for smoothing power output from a power supply system including a power generation device that generates power using renewable energy and a power storage device, comprising:
acquiring information related to power generation by the power generation device;
applying one of a smoothing filter and a phase lead filter to the generated power, and further applying the other of the smoothing filter and the phase lead filter to the result of applying the smoothing filter to calculate a composite output target value for power to be output from the power supply system, and calculating a charge/discharge power command value for the power storage device by determining a difference between the composite output target value and the generated power;
outputting, to the power storage device , an operation command specifying charge/discharge power according to the charge/discharge power command value based on a calculation result of the charge/discharge power command value;
A power smoothing method comprising:
再生可能エネルギーによる発電を行う発電装置と、電力貯蔵装置と、を含む電力供給システムから出力する電力の平滑化をコンピュータに実行させる電力平滑化プログラムであって、
前記発電装置における発電電力に係る情報を取得することと、
前記発電電力に対して、平滑化フィルタ及び位相進みフィルタのいずれか一方を適用し、さらに適用した結果に対して前記平滑化フィルタ及び前記位相進みフィルタのいずれか他方を適用することにより、前記電力供給システムから出力する電力に係る合成出力目標値を算出し、前記合成出力目標値と前記発電電力との差分を求めることにより、前記電力貯蔵装置への充放電電力指令値を算出することと、
前記充放電電力指令値の算出結果に基づき、前記電力貯蔵装置に対して、前記充放電電力指令値に応じた充放電電力を指定した動作指令を出力することと、
を前記コンピュータに実行させる、電力平滑化プログラム。
A power smoothing program that causes a computer to smooth power output from a power supply system including a power generation device that generates power using renewable energy and a power storage device,
acquiring information related to power generation by the power generation device;
applying one of a smoothing filter and a phase lead filter to the generated power, and further applying the other of the smoothing filter and the phase lead filter to the result of applying the smoothing filter to calculate a composite output target value for power to be output from the power supply system, and calculating a charge/discharge power command value for the power storage device by determining a difference between the composite output target value and the generated power;
outputting, to the power storage device , an operation command specifying charge/discharge power according to the charge/discharge power command value based on a calculation result of the charge/discharge power command value;
A power smoothing program that causes the computer to execute the above.
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